惑星大気（地球外）

地球以外の惑星や衛星のガス状の包囲体。金星の押しつぶすような二酸化炭素の毛布から、タイタンの霞がかった窒素・メタンの大気まで。

Definition

地球外惑星大気とは、地球以外の惑星や衛星を取り巻くガス状の包囲体であり、その組成、構造、力学、気候を通じて研究されます。

Scope

このトピックは、地球以外の天体の大気について扱います。その組成と起源、鉛直熱構造、雲と霞、そして大規模な循環と気象にわたります。金星、火星、巨大惑星、タイタンの厚い大気から、他の場所の薄く特異な大気までを網羅し、それらを支配する放射、力学、化学プロセスを扱います。比較アプローチは、この多様性を利用して、大気構造と気候の一般理論を検証します。

Core questions

• 大気の組成と鉛直構造は何によって決まるのか？
• 自転、加熱、凝結はどのように大気循環と気象を組織化するのか？
• 温室効果と雲はどのように地表と大気の温度を制御するのか？
• 他の天体で見られる霞や雲はどのような化学プロセスで形成されるのか？

Key theories

放射対流平衡

放射による加熱と冷却、および対流による転覆のバランスが、大気の温度プロファイルと温室効果による温暖化の強度を決定します。

大気大循環

差動加熱と惑星の自転が循環パターンを駆動します。ゆっくり自転する天体におけるハドレー型セルやスーパーローテーションから、高速で自転する巨大惑星における帯状ジェットまで様々です。

Mechanisms

深部で吸収される太陽光と上空から放出される赤外線が、大気の温度構造を決定し、温室効果ガスは地表近くに熱を閉じ込めます。不均一な加熱と自転が風と循環セルを駆動し、光化学と凝結が雲と霞を生成し、それが放射バランスにフィードバックします。

Clinical relevance

太陽系全体の惑星大気を比較することで、気候と循環の一般原則が明らかになり、地球の大気を理解し、系外惑星の大気を解釈するための不可欠な文脈が提供されます。

History

宇宙探査機は他の大気の研究を変革しました。ベネラとパイオニア・ビーナスは金星の濃密な大気を調査し、バイキングとその後の着陸機および周回機は火星の薄い大気を特徴づけ、ガリレオ探査機は木星の大気をサンプリングし、カッシーニ・ホイヘンスはタイタンの厚い窒素・メタン大気と表面を明らかにし、比較惑星気候学を確立しました。

Debates

金星大気のスーパーローテーションの起源

金星の大気が、その下にあるゆっくり自転する惑星よりもはるかに速く自転する理由は、広範な観測とモデリングにもかかわらず、いまだ完全には説明されていません。

Key figures

• Fredric Taylor
• Andrew Ingersoll
• James Pollack
• Carl Sagan

Seminal works

• taylor2010
• ingersoll2013

Frequently asked questions

どの衛星が厚い大気を持っていますか？

土星の衛星タイタンは、地球よりも厚い濃密な窒素大気を持っており、メタンの雲と雨がその表面に川を刻み、湖を満たしています。

他の大気を研究することが地球にとってなぜ有用なのですか？

他の惑星は、異なる温度、組成、自転速度を持つ自然の実験場として機能し、地球の気候と気象の背後にある一般的な物理法則を検証するのに役立ちます。